DE1614143C - Halbleitervorrichtung mit Feldeffekttransistor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit Feldeffekttransistor, bei dem auf einem Halbleitersubstrat eine Quellen- und eine Abflußelektrode angeordnet sind, zwischen denen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates mindestens zwei isolierte Torelektroden angeordnet sind.

Feldeffekttransistoren dieser Bauart sind bekannt (»Funkschau«, 1965, Heft 4, S. 79 bis 82).

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Halbleitervorrichtung mit einem derartig aufgebauten Feldeffekttransistor eine neue Steuerungsmöglichkeit zu erschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an eine der Torelektroden eine Spannung festen Spannungswertes angelegt ist, die den Arbeitspunkt des Transistors in das Gebiet gesättigten Abflußstromes legt, und daß an eine andere Torelektrode als Vorspannung ein elektrisches Signal angelegt ist, dem ein Teil des Ausgangssignals des Transistors überlagert ist.

Bei einer derartigen Ausbildung einer Halbleitervorrichtung mit Feldeffekttransistor erhält man zunächst eine sehr einfache Regelung, da die Spannung an der einen Torelektrode konstant gehalten werden kann, während für die Regelung nur die Spannung an einer einzigen anderen Elektrode geändert werden muß. Dabei kann durch die konstante Spannung eine Sättigung des Abflußstromes erzielt werden. Gleichzeitig wird maximale Steilheit erzielt. Innerhalb dieses Bereiches wird der Arbeitspunkt durch die Regelspannung an der anderen Torelektrode verlagert. Dabei kann gegebenenfalls der Stromfluß auch ganz unterbunden werden. Gleiches Regelverhalten ergibt sich vorteilhafterweise zusätzlich auch dann, wenn die Torelektroden in ihrer Funktion gegeneinander ausgetauscht werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung der Kennwerte einer Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal, wobei die Beziehung zwischen Abflußspannung und Abflußstrom für entsprechende Parameterspannungen aufgezeigt wird, falls die am zweiten Tor anliegende Spannung auf —2 Volt festgelegt ist und die am ersten Tor anliegende Spannung, also die Parameterspannung, schrittweise von 0 Volt auf —5 Volt verändert wird,

F i g. 2 eine graphische Darstellung ähnlich der F i g. 1, wobei jedoch die obige Beziehung für den Fall, daß die Spannung am ersten Tor festgelegt sei und die Spannung am zweiten Tor schrittweise variiert werde, wiedergegeben ist,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Kennwerte der Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal, wobei die Beziehung zwischen der am ersten Tor anliegenden Spannung und dem Abflußstrom für entsprechende Parameterspannungen aufgezeigt wird, falls die Abflußspannung auf 10 Volt festgelegt ist und die am zweiten Tor anliegende Spannung als Parameterspannung verändert wird,

F i g. 4 eine graphische Darstellung ähnlich der F i g. 3, wobei jedoch die obige Beziehung für den Fall, daß die Spannungszustände am ersten und am zweiten Tor vertauscht seien, wiedergegeben ist,

F i g. 5 ein Schaltbild eines Verstärkers, der durch die Verwendung einer Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode zur automatischen Verstärkungsregelung betätigbar ist,

F i g. 6 ein Schaltbild eines Amplitudenbegrenzers, bei dem die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal Verwendung findet,

F i g. 7 ein Schaltbild eines Frequenzvervielfachers, bei dem die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal Verwendung findet und der einen Ausgang mit einer Frequenz liefert, die das Dreifache eines Eingangssignals beträgt,
F i g. 8 ein Schaltbild eines Impulsmodulations-Oszillators, bei dem die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal Verwendung findet,

F i g. 9 a ein Schaltbild einer Torschaltung, bei der die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal Verwendung findet und bei der ein Eingangssignal dem ersten Tor sowie ein Torsignal dem zweiten Tor zugeführt wird,

Fig. 9b eine graphische Darstellung der Transistorkennwerte und des Arbeitsprinzips der in F i g. 9 a gezeigten Torschaltung,

ao F i g. 10 a ein Schaltbild einer Torschaltung, bei der die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal Verwendung findet und bei der ein Eingangssignal und ein Torsignal gleichzeitig dem ersten Tor zugeführt werden,

F i g. 10b eine graphische Darstellung der Transistorkennwerte und des Arbeitsprinzips der in F i g. 10 a gezeigten Torschaltung,

F i g. 11 ein Schaltbild einer Vervielfacherschaltung des Begrenzertyps, bei der die Erfindung in Anwendung kommt, und

F i g. 12 ein Betriebsschaltbild einer Vervielfacherschaltung des Begrenzertyps, bei der die Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal Verwendung findet.

In der Darstellung der F i g. 1 ist die Beziehung zwischen Abflußspannung und Abflußstrom bei einer Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal wiedergegeben für den Fall, daß die am zweiten Tor anliegende Spannung auf —2 Volt festgelegt sei und die am ersten Tor anliegende Spannung in Intervallen von 0,5 Volt zwischen 0 und —5 Volt variiert werde. F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen der am ersten Tor anliegenden Spannung und dem Abflußstrom, ( falls die Abflußspannung auf 10 Volt festgelegt ist ""- und die am zweiten Tor anliegende Spannung in Intervallen von 1 Volt zwischen 0 und —5 Volt variiert wird. Wie aus den F i g. 1 und 3 hervorgeht, ist der Abflußstrom in bezug auf jede Änderung der am ersten Tor anliegenden Spannung gesättigt, und die Steilheit verringert sich bei steigender Spannung am ersten Tor und demgemäß stärkerem Abflußstrom. Anders ausgedrückt, die Steilheit erreicht ihren höchsten Wert bei einem bestimmten Wert der am ersten Tor anliegenden Spannung. Die diesen Sättigungsstromwert und die maximale Steilheit liefernde Spannung am ersten Tor ist variabel in Abhängigkeit vom Spannungswert der am zweiten Tor anliegenden Spannung. Das bedeutet, daß ein höherer Wert der am zweiten Tor anliegenden Spannung eine Erhöhung des Sättigungsstromwerts nach sich zieht und der Maximalwert der Steilheit bei einer höheren Spannung am ersten Tor erhalten wird. Weiterhin kann der Strom gänzlich abgeschaltet werden, wenn die am zweiten Tor anliegende Spannung hinreichend niedrig ist, was beispielsweise in F i g. 3 bei weniger als —5 Volt der Fall ist. Der Grund dafür, daß bei diesem Transistor der Transistorstrom in dieser Weise durch den Wert der am

zweiten Tor anliegenden Spannung begrenzt wird, wird in der Tatsache erblickt, daß die Länge des leitenden Kanals in der Nähe der zweiten Torelektrode in Abhängigkeit vom Wert der am zweiten Tor anliegenden Spannung variabel ist. Genauer gesagt, wenn die am zweiten Tor anliegende Spannung verringert wird, so wird derjenige Teil des leitenden Kanals in der Umgebung der zweiten Torelektrode, der näher an der Abflußelektrode liegt, fortschreitend abgeschnürt mit dem Ergebnis, daß der leitende Kanal verkürzt wird, wodurch ein höherer Widerstand dieses Teils bewirkt wird, und die Schwierigkeit des Stromdurchgangs als solche bedingt die Stromsättigung. In dieser Weise kommt der Stromdurchgang schließlich ganz zum Erliegen. Wird umgekehrt die am zweiten Tor anliegende Spannung erhöht und somit der leitende Kanal nicht gänzlich abgeschnürt, so ist der Widerstand in diesem Teil hinreichend niedrig, und es zeigt sich durchaus keine Strombegrenzungswirkung.

Aus den F i g. 2 und 4 ist ersichtlich, daß bei einer Festlegung der Spannung am ersten Tor statt der am zweiten Tor die so erhaltenen Kennwerte denen ähnlich sind, die man im Fall der Festlegung der am zweiten Tor anliegenden Spannung erhält, wenn sie diesen auch nicht völlig gleich sind. F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Abflußspannung und dem Abflußstrom, falls die am ersten Tor anliegende Spannung auf —3 Volt festgelegt ist und die am zweiten Tor anliegende Spannung in Intervallen von 0,5 Volt zwischen 0 und —4 Volt variiert wird. F i. g. 4 zeigt die Beziehung zwischen der am zweiten Tor anliegenden Spannung und dem Abflußstrom, falls die Abflußspannung auf 10 Volt festgelegt ist und die Spannung am ersten Tor in Intervallen von 1 Volt zwischen 0 und —5 Volt variiert wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der mehr als zwei Torelektroden aufweisende Metall - Oxyd - Silicium - Mehrelektrodentransistor verschiedene wichtige Eigenschaften besitzt. Die erste dieser Eigenschaften ist die, daß der Abfiußstrom einer Begrenzung unterliegt und bei einem gewissen, festgelegten Wert in Abhängigkeit vom Spannungswert der einen der Torelektroden, so beispielsweise der zweiten Torelektrode, gesättigt ist. Demgemäß weist die Steilheit der ersten Torelektrode den Maximalwert auf, und die den Sättigungsstromwert sowie die maximale Steilheit liefernde Spannung am ersten Tor kann durch die am zweiten Tor anliegende Spannung gesteuert werden. Die zweite Eigenschaft ist die, daß es bei hinreichend niedrig gewählter Torspannung eines beliebigen Tores möglich ist, den Stromfluß unabhängig von den anderen Torspannungen gänzlich zu unterbinden. Die dritte dieser Eigenschaften ist die, daß ähnliche Betriebsvorgänge sogar auch dadurch erzielt werden können, daß man die Wirkweise der ersten Torelektrode und der zweiten Torelektrode gegeneinander austauscht.

Es sollen im nachfolgenden elektrische Einrichtungen eingehend beschrieben werden, wobei sich ergeben wird, daß der Metall-Oxyd-Silicium-Mehrelektrodentransistor für die Verstärkungsbegrenzung, für die Begrenzung der Strom- oder Spannungsamplitude, für die Frequenzvervielfachung unter Benutzung von durch Wellenformverzerrung erzeugten höheren Oberschwingungen, zur Steuerung des Durchlaß-Sperr-Verhaltens mittels der Torspannung u. dgl. Verwendung finden kann.

Ausführungsbeispiel 1
Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung

In F i g. 5 ist eine Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung dargestellt, bei der man sich der spezifischen Eigenschaften einer Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit η-Kanal bedient. Die Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung weist eine Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit η-Kanal auf, in der eine Quellenelektrode 1, eine Abflußelektrode 2,

ίο eine erste Torelektrode 3 und eine zweite Torelektrode 4 vorgesehen ist. An der zweiten Torelektrode 4 liegt eine bestimmte konstante Spannung an, und ein Eingangssignal et wird über die Eingangsklemmen T₁ der ersten Torelektrode 3 zugeführt. Ein Teil des an den Ausgangsklemmen T₂ eines Verstärkers 5 abgenommenen Ausgangs e₀ wird mittels eines Gleichrichters 6 gleichgerichtet, dessen Gleichstromausgangsspannung als Regelspannung wieder an die erste Torelektrode 3 angelegt wird.

Bei einer Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, die unter Verwendung eines bekannten Bipolartransistors arbeitet, wird der Verstärkungsgrad in bezug auf einen Eingangsanstieg durch Anlegen einer Regelspannung an den Transistor gesteuert, um hierdurch den Gleichspannungsarbeitspunkt des Transistors zu variieren. Für eine solche bekannte Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung gibt es zwei Steuerungsmethoden, nämlich die eine Methode, bei welcher man den Emitterstrom variiert, und die andere Methode, bei welcher man die Kollektorspannung variiert. Beide Methoden sind insofern mit einem Mangel behaftet, als nur eine geringfügige Änderung des Verstärkungsgrades in einem Bereich erhalten werden kann, in dem der Emitterstrom oder die Kollektorspannung gering sind.

Bei der Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode hingegen ist es möglich, den Verstärkungsgrad in einem Bereich hoher Stromwerte durch eine geeignete Wahl des Arbeitspunkts in der vorbeschriebenen Weise herunterzudrücken, und der Strom oder der Verstärkungsgrad kann auch durch Variieren der am zweiten Tor anliegenden Spannung und demgemäß durch eine Änderung des Arbeitspunkts geregelt werden.
In F i g. 3 kann die am ersten Tor anliegende Spannung in solcher Weise gewählt werden, daß der Arbeitspunkt nahe demjenigen Bereich liegt, in dem es zur Stromsättigung kommt, wenn die am zweiten Tor anliegende Spannung festgelegt ist. Auf Grund einer solchen Auswahl erscheint eine Regelspannung, die einer als Folge eines stärkeren Eingangssignals erhaltenen erhöhten Ausgangsspannung entspricht, als positive Gleichspannung und wird dem ersten Tor überlagert. Als Ergebnis hiervon ändert sich der Arbeitspunkt des ersten Tors in positiver Richtung. Dies bedeutet, daß der Strom durch das Variieren des Arbeitspunkts gesättigt ist und daher nur wenig ansteigt, während der Verstärkungsgrad erheblich herabgesetzt ist.

Die Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung weist insofern ein Merkmal auf, durch das sie sich von den nach dem Stand der Technik bekannten unterscheidet, als die Regelung in der Anstiegsrichtung des Stroms erfolgt und außerdem die Betriebsbedingungen durch ein Variieren der Torspannung weitgehend veränderlich sind. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Verstärkungsgrad auch durch Anlegen der Regelspannung an die zweite Torelektrode begrenzt werden.

Ausführungsbeispiel 2
Amplitudenbegrenzer

Ein Amplitudenbegrenzer wird in Frequenzmodulationsempfängern verwendet, um eine durch Rauschen oder Störungen od. dgl. hervorgerufene schädliche Amplitudenmodulation auszuschalten. Ein Amplitudenbegrenzer kann erhalten werden, indem man sich die Strombegrenzungseigenschaften der Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode zunutze macht. F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform eines solchen Geräts, bei dem eine Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit n-Kanal Verwendung findet, die eine Quellenelektrode 11, eine Abflußelektrode 12, eine erste Torelektrode 13 und eine zweite Torelektrode 14 aufweist.

Bei diesem Gerät wird eine in bezug auf die Quellenelektrode 11 positive Spannung an die Abflußelektrode 12 angelegt. Wird dann ein amplitudenmoduliertes Eingangssignal e« durch die Eingangsklemmen T₁₁ der ersten Torelektrode 13 zugeführt, so wird an den Ausgangsklemmen T₁₂ ein Ausgangssignal e₀ mit einer begrenzten Amplitude erhalten. Wählt man die am ersten Tor anliegende Spannung so, daß der Arbeitspunkt der ersten Torelektrode 13 dem halben Wert des Sättigungsstroms des Transistors entspricht, und wählt man für die zweite Torelektrode eine Spannung von geeignet niedrigem Wert, so hat der Abflußstrom einen niedrigen Sättigungswert, und es kann unabhängig von der Größe des Eingangs ein konstanter Ausgang erhalten werden. Es ist daher möglich, einen amplitudenmodulierten Eingang in einen Ausgang mit konstanter Amplitude umzuwandeln, und es kann außerdem auch die Größe der Ausgangsamplitude durch ein Variieren der am zweiten Tor anliegenden Spannung verändert werden.

Bei diesem Gerät können die Wirkweisen des ersten Tors und des zweiten Tors gegeneinander ausgetauscht werden, wobei ein Amplitudenbegrenzer ähnlich dem vorbeschriebenen erhalten wird.

Ausführungsbeispiel 3
Frequenzvervielfacher

Im Rahmen der Erfindung kann das Stromsättigungsphänomen des Metall-Oxyd-Silicium-Mehrelektrodentransistors für die Frequenzvervielfachung nutzbar gemacht werden. Bei einem Metall-Oxyd-Silicium-Mehrelektrodentransistor wird der Strom schließlich bei einem Stromanstieg bei hoher Torspannung gesättigt. Wird daher der Arbeitspunkt in geeigneter Weise festgelegt und von einem Oszillator ein Sinuswelleneingang mit großer Amplitude, die zur Sättigung hinreicht, zugeführt, so können die positiven und negativen Scheitel der Sinuswelle gesättigt und abgeflacht werden. Demgemäß ergibt sich, daß in bezug auf die Grundfrequenz der Anteil höherer Harmonischer, insbesondere der dritten Harmonischen, erhöht wird. Durch Verwendung eines geeigneten Resonanzkreises kann aus einem solchen Eingang ein Ausgang mit einer erforderlichen Frequenz erhalten werden.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Frequenzvervielfachers, bei dem eine Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal Verwendung findet, die eine Quellenelektrode 21, eine Abflußelektrode 22, eine erste Torelektrode 23 und eine zweite Torelektrode 24 aufweist.

Eine in bezug auf die Quellenelektrode 21 positive Spannung wird an die Abflußelektrode 22 angelegt, während die zweite Torelektrode 24 zur Erzeugung eines erforderlichen Stromniveaus vorgespannt ist. An die erste Torelektrode 23 ist gleichfalls eine Vorspannung angelegt und ein Sinuswellensignal mit einer Frequenz/₀ wird von einer Hochfrequenzquelle 25 zugeführt. Durch Verbinden eines eine Resonanzfrequenz 3/₀ aufweisenden Resonanzkreises 26 mit der Abflußelektrode 22 kann an den Ausgangsklemmen T₂₇ ein Ausgangssignal erhalten werden, dessen Frequenz das Dreifache derjenigen des Eingangssignals beträgt. Ein solcher Frequenzvervielfacher kann in einer Vielzahl von Stufen geschaltet werden, um eine noch höhere Frequenzvervielfachung zu erhalten.

Bei dem oben beschriebenen Gerät kann der Ausgang durch Änderungen der an der zweiten Torelektrode anliegenden Spannung gesteuert werden, da über die an der zweiten Torelektrode anliegende Spannung das Sättigungsstromniveau des Transistors veränderlich ist. Bei diesem Gerät können die Wirkweisen des ersten Tors und des zweiten Tors gegeneinander ausgetauscht werden, wobei man einen Fre- ( ^! quenzvervielfacher ähnlich dem vorbeschriebenen erhält.

Ausführungsbeispiel 4

Impulsmodulationsoszillator

Ein Impulsmodulationsoszillator, der zur Erzeugung einer Sinuswelle lediglich während einer spezifischen Zeitspanne betätigbar ist und in der restlichen Zeitspanne keinerlei Sinuswellen erzeugt, kann geschaffen werden, wenn man sich der Möglichkeiten bedient, die in der Eigenschaft des Metall-Oxyd-Silicium-Mehrelektrodentransistors begründet liegen, daß der Stromdurchgang mittels einer seiner Torelektroden gesperrt werden kann.

F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform eines Impulsmodulationsoszillators, bei dem eine Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode Verwendung findet, die eine Quellenelektrode 31, eine Abflußelektrode 32, eine erste Torelektrode 33 und eine zweite Torelektrode 34 aufweist. In F i g. 8 stellen die Quellenelektrode 31, die Abfiußelektrode 32 und die erste Torelektrode 33 des Tran- { sistors eine induktive Dreipunktschaltung nach Hartley dar. Wird die Spannung der zweiten Torelektrode 34 bei einem hinlänglich tiefen negativen Wert gewählt, so wird der Stromdurchgang gesperrt, und es kommt nicht zur Oszillation. Läßt man dann die am zweiten Tor anliegende Spannung einen geeigneten, weniger tiefen negativen Wert annehmen, um das Fließen eines Abflußstroms zu gestatten, so wird der Oszillator zur Abgabe eines kontinuierlichen Oszillationsausgangs betätigt.
Es zeigt sich also, falls man den Arbeitspunkt des zweiten Tors so wählt, daß der Sperrzustand des Transistors erhalten wird, und falls man der zweiten Torelektrode 34 über einen Anschluß T₃₁ einen positiven Modulationsimpuls ei zuführt, daß der Tran-So sistor für eine begrenzte Zeitspanne entsprechend der Impulsdauer eingeschaltet werden kann, wobei eine Sinuswelle erhalten wird, so daß ein impulsmodulierter Sinuswellenausgang e₀ an einer Ausgangsklemme T₃₂ abgenommen werden kann.
Bei diesem Gerät können die Wirkweisen des ersten Tors und des zweiten Tors gegeneinander ausgetauscht werden, wobei ein Impulsmodulationsoszillator ähnlich dem oben beschriebenen erhalten wird.

Ausführungsbeispiel 5
Torschaltung

Eine Torschaltung, die zur Abgabe eines begrenzten Teils eines Eingangssignals innerhalb vorbestimmter Zeitintervalle oder zur Blockierung dieses Teils des Signals betätigbar ist, läßt sich unter Benutzung der Sperreigenschaften des Metall-Oxyd-Silicium-Mehrelektrodentransistors in Abhängigkeit von Änderungen der Torspannung aufbauen.

Ein Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau und die Betätigungsweise einer Torschaltung unter Zuhilfenahme einer Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal ist in den F i g. 9 a und 9 b wiedergegeben. In der Darstellung weist der Transistor eine Quellenelektrode 41, eine Abflußelektrode 42, eine erste Torelektrode 43 und eine zweite Torelektrode 44 auf. Ein Eingangssignal e% wird dem ersten Tor 43 über eine Eingangsklemme T₄₂ und ein Torsignal e_g dem zweiten Tor 44 über eine Eingangsklemme T₄₁ zügeführt. Es sei nun angenommen, wie in Fi g. 9 b gezeigt, daß die am ersten Tor anliegende Spannung auf einen Wert F₁₁ und die am zweiten Tor anliegende Spannung auf einen Wert F₂₁ festgelegt sei. Da dann der Stromdurchgang nahezu gesperrt ist, ist das in das erste Tor 43 eingespeiste Eingangssignal ei blokkiert. Gelangt ein positiver Impuls des Torsignals e_g in das zweite Tor 44, so wird der Transistor für die Dauer dieses positiven Impulses eingeschaltet, so daß das in das erste Tor 43 eingegebene Signal et weitergeleitet wird und an einer Ausgangsklemme T_i3 abgenommen werden kann. Wird demgegenüber der Arbeitspunkt des zweiten Tors auf einen Wert F₂, in F i g. 9 b festgelegt, so wird das Eingangssignal jederzeit weitergeleitet. Das Signal kann blockiert werden, wenn der Stromdurchgang für eine begrenzte Zeitspanne gesperrt wird, die der Dauer eines dem zweiten Tor zugeführten negativen Impulses entspricht.

Arbeitspunkt auf einen Wert F₁₄ im Sperrbereich festgelegt sei und ein positiver Torimpuls zugeführt werde. Das Signal wird dann während einer begrenzten Zeitspanne, die der Impulsdauer entspricht, weitergeleitet und erscheint als Ausgang an einer Ausgangsklemme T₅₃. Auch bei einer Festlegung des Arbeitspunkts auf einen Wert F₁₅ im Stromsättigungsbereich und Zuführen eines negativen Torimpulses kann das Signal während einer begrenzten Zeitspanne, die der Impulsdauer entspricht, weitergeleitet werden. Die Torschaltung kann verschiedene Anwendungen sowohl im Rahmen einer Durchlaß-Torschaltung als auch einer Sperr-Torschaltung finden und läßt sich sowohl bei einer positiven als auch bei einer negativen Polarität des Eingangssignals zweckentsprechend einsetzen. Bei dieser Torschaltung können die Wirkweisen des ersten Tors und des zweiten Tors gegeneinander ausgetauscht werden, wobei eine Torschaltung ähnlich der vorbeschriebenen erhalten wird.

Ausführungsbeispiel 7
Vervielfacherschaltung des Begrenzertyps

Die Grundform einer Vervielfacherschaltung des Begrenzertyps, wobei es sich um eine Rechenschaltung handelt, ist in F i g. 11 wiedergegeben. Bei der obigen Schaltung wird ein Signal e_1} das einer Varialen X₁ proportional ist, in einen Anschluß 61 der Schaltungsanordnung eingegeben, und ein Schalter 62 wird nach einem bestimmten Zeitintervall t geöffnet. Hierbei ist eine Öffnungszeit J₁ des Schalters 62 so bemessen, daß sie einer anderen Variablen X₂ proportional ist. Da t_x = kx₂, ergibt sich eine Ausgangsspannung e₁₂, die über ein Filter 63 an einer Ausgangsklemme 64 abgenommen werden kann, zu

Ausführungsbeispiel 6
Torschaltung

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In den F i g. 10 a und 10 b sind der Schaltungsaufbau und die Betätigungsweise einer Torschaltung verdeutlicht, die von der in den Fig. 9a und 9b dargestellten Torschaltung etwas unterschiedlich ist. In der Darstellung weist der Transistor eine Quellenelektrode 51, eine Abflußelektrode 52, eine erste Torelektrode 53 und eine zweite Torelektrode 54 auf. Bei dieser Torschaltung werden dem ersten Tor 53 zur Erzielung der erwünschten Steuerwirkung gleichzeitig über eine Eingangsklemme T₅₂ ein Eingangssignal ei und über eine Eingangsklemme T₅₁ ein Torsignal e_g zugeführt. Es sei angenommen, daß die am zweiten Tor anliegende Spannung auf einen geeigneten Wert F₂₃ und die am ersten Tor anliegende Spannung auf einen Wert F₁₃ festgelegt sei, bei dem die Steilheit hinreichend groß ist, so daß es nicht zu einer Stromsättigung kommen kann. Bei diesem Gerät ist das Ausgangssignal blockiert, wenn das Eingangssignal durch ein positives oder negatives Torsignal überlagert wird. Genauer gesagt, im Fall der Zuführung eines positiven Impulses verschiebt sich der Arbeitspunkt in den Bereich der Stromsättigung, so daß die Steilheit verringert und das Ausgangssignal blockiert wird, während bei einem negativen Impuls der Stromdurchgang gesperrt und keinerlei Ausgang erhalten wird. Demgegenüber sei nun angenommen, daß der

/ = konstant und der an der Ausgangsklemme 64 erscheinende Ausgang ist dem Produkt aus X₁ und X₂ proportional. In Fig. 12 ist eine Ausführungsform der Vervielfacherschaltung dargestellt, die auf dem obigen Prinzip beruht und bei der Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode mit «-Kanal Anwendung findet, die eine Quellenelektrode 71, eine Abflußelektrode 72, eine erste Torelektrode 73 und eine zweite Torelektrode 74 aufweist. Bei diesem Gerät wird zunächst eine hinreichend tiefe Vorspannung an das zweite Tor 74 angelegt, um so den Sperrzustand des Transistors herbeizuführen. Positive Impulse mit konstanter Impulsfolgefrequenz werden gesondert erzeugt, und ihre Impulsdauer wird in einem gesonderten (nicht dargestellten) Schaltungsaufbau zu der Variablen X₂ in Proportionalität gebracht. Dieser positive Impuls wird dem zweiten Tor 74 zugeführt, um den Durchlaßzustand des Transistors ausschließlich für die Zeitspanne der positiven Impulsdauer herbeizuführen. Dies ist gleichbedeutend mit dem Öffnen des Schalters 62 in F i g. 11. Gleichzeitig wird eine der Variablen X₁ proportionale Spannung an das erste Tor 73 angelegt, dessen Arbeitspunkt so gewählt ist, daß er in einem Bereich liegt, in dem die am ersten Tor anliegende Spannung und der Abflußstrom in einer geradlinigen Beziehung zueinander stehen. Durch eine solche Wahl des Arbeitspunkts des ersten Tores wird der Abflußstrom der Variablen X₁ proportional. Wird dann der impuls-

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modulierte Spannungsausgang e₂ durch Hindurchleiten durch einen Siebkreis 75 gleichgerichtet, so wird schließlich an den Ausgangsklemmen T₇₃ eine Gleichstromausgangsspannung e₃ erhalten, die dem Produkt aus X₁ und x₂ proportional ist. Die Schaltungsanordnung für die Erzeugung des der Variablen x₂ proportionalen Impulses sei hier nicht näher beschrieben, da sie in ihrem Aufbau kompliziert ist und nicht in direkter Beziehung zur Anwendung der Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode steht.

Auch bei dieser Vervielfacherschaltung können die Wirkweisen des ersten Tors und des zweiten Tors gegeneinander ausgetauscht werden, wobei eine Vervielfacherschaltung ähnlich der oben beschriebenen erhalten wird.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Halbleitervorrichtung mit Feldeffekttransistor, bei dem auf einem Halbleitersubstrat eine Quellen- und eine Abflußelektrode angeordnet sind, zwischen denen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates mindestens zwei isolierte Torelektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an eine der Torelektroden (3, 4) eine Spannung festen Spannungswertes angelegt ist, die den Arbeitspunkt des Transistors in das Gebiet gesättigten Abflußstromes legt, und daß an eine andere Torelektrode (3) als Vorspannung ein elektrisches Signal (ei) angelegt ist, dem ein Teil des Ausgangssignals (e₀) des Transistors überlagert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen